[发明专利]一种考虑负序分量的MMC系统简化电磁暂态建模方法

说明书

本发明属于输配电技术领域，尤其涉及一种考虑负序分量的MMC系统简化电磁暂态建模方法，包括：根据MMC的内部动态特性，确定abc静止坐标系下考虑负序分量的MMC换流站内部子模块电容电压和桥臂电流的解析表达式；根据平均开关函数模型，建立dq旋转坐标系下考虑负序分量的MMC换流站及其交直流系统的简化电磁暂态模型；根据实际控制策略，建立包含相序分离环节、正序及负序电流矢量控制器的控制系统简化电磁暂态模型；根据换流站及其交直流系统的简化电磁暂态模型、控制系统简化电磁暂态模型，建立得到考虑负序分离的MMC系统的简化电磁模型；便于研究负序分量以及负序控制在MMC换流站内的动态过程、系统参数设计和稳定性分析。

技术领域

本发明属于输配电技术领域，尤其涉及一种考虑负序分量的MMC系统简化电磁暂态建模方法。

背景技术

电压源换流器型直流输电(Voltage Source Converter High Voltage DirectCurrent，VSC-HVDC)在可再生能源并网、分布式发电并网、孤岛供电、城市配网供电等方面具有较大的技术优势，模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)是VSC-HVDC拓扑的一种，具有模块化设计、扩展性好、开关频率低、波形质量好等优点，是目前VSC输电工程实践的主要拓扑结构。由于柔性直流输电系统含有较高开关频率的电力电子器件，详细的电磁暂态仿真会受到仿真速度和规模的限制，因此研究适用于大规模交直流混联系统的MMC简化电磁暂态模型，不仅可以为系统稳定性研究提供基础，还可为电网中长期规划提供分析工具，具有重要的工程实际意义。

目前对MMC系统的简化电磁暂态建模工作大部分基于稳态运行工况。当交流系统考虑负序电压时，由于换流器的开关函数作用，MMC内部会产生正序、负序、零序分量，大大增加了MMC建模的复杂度。目前国内外提出的考虑负序分量的MMC系统简化电磁暂态模型，没有详细考虑控制系统对MMC换流器的影响，或是忽略MMC内部详细的动态过程。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种考虑负序分量的MMC系统简化电磁暂态建模方法，包括：

步骤1、根据MMC的内部动态特性，确定abc静止坐标系下考虑负序分量的MMC换流站内部子模块电容电压和桥臂电流的解析表达式；

步骤2、根据平均开关函数模型，建立dq旋转坐标系下考虑负序分量的MMC换流站及其交直流系统的简化电磁暂态模型；

步骤3、根据实际运行工况下的控制策略，建立包含相序分离环节、正序及负序电流矢量控制器的控制系统简化电磁暂态模型；

步骤4、根据所述的MMC换流站及其交直流系统的简化电磁暂态模型、控制系统简化电磁暂态模型，建立得到考虑负序分离的MMC系统的简化电磁模型。

所述步骤1中abc静止坐标系下考虑负序分量的桥臂电流包括：直流分量、基频正序、基频负序、二倍频正序、二倍频负序、二倍频零序分量，表达式如下：

式中，i_pa、i_na分别为a相上、下桥臂电流；I_dca为a相桥臂电流的直流分量；I_s⁺、I_s^-、β₁⁺、β₁^-分别为交流电流正序、负序分量的幅值和相角；I_cir⁺、I_cir^-、I_cir⁰、β₂⁺、β₂^-、β₂⁰分别为桥臂二倍频正序、负序、零序电流的幅值和相角，ω为角频率，t为时间。